(57)【要約】【課題】対をなす作用点どうしの距離を短くでき、作用点の駆動力を大きくすることができ、さらに１部材によって作製可能にすることのできるバネの構造を提供する。【解決手段】作動部材６３は第１の支持軸６５によって中央近辺を回動自在に支持されている。作動部材６３の左右両側には、支持軸６５を挟んで両側にそれぞれ連動部材６４ａ、６４ｂが配置されている。連動部材６４ａ、６４ｂは、第２の支持軸６９によって回動自在に支持され、また作動部材６３に回動自在に連結されている。支持軸６９は作動部材６３と６４ａ、６４ｂの連結箇所よりも支持軸６５に近くなっており、支持軸６９よりも支持軸６５に近い箇所に作用点部分７０が定められている。【選択図】図６
2010269384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
第１の支持軸によって中央近辺を前記支持部材に回動自在に支持された作動部材と、
前記第１の支持軸を挟んでその両側にそれぞれ配置され、第２の支持軸によって前記支持部材に回動自在に支持され、前記作動部材と回動自在に連結され、前記第２の支持軸及び前記作動部材との連結部分よりも前記第１の支持軸に近い箇所に作用点が定められた複数個の連動部材と、
を備えたことを特徴とするバネの構造。
【請求項２】
前記連動部材は、前記作動部材との連結部分よりも前記第１の支持軸に近い箇所で前記支持部材に回動自在に支持されていることを特徴とする、請求項１に記載したバネの構造。
【請求項３】
前記連動部材は、前記第１の支持軸を基準として前記作動部材との連結部分よりも遠くに位置する部分で前記支持部材に回動自在に支持されていることを特徴とする、請求項１に記載したバネの構造。
【請求項４】
前記連動部材が前記作動部材に連結されている領域、前記作動部材が前記第１の支持軸によって支持されている領域、あるいは前記連動部材が前記第２の支持軸によって支持されている領域のうち少なくとも１つの領域を補強部とし、前記補強部の厚みを補強部以外の厚みよりも厚くしたことを特徴とする、請求項１に記載したバネの構造。
【請求項５】
前記連動部材は、一端を作動部材に回動自在に連結され他端を前記第２の支持軸によって前記支持部材に支持された連動部材本体と、一端に作用点を定められた作用点バネ部とからなり、
前記連動部材本体と前記作用点バネ部との連結領域に、補強部以外の厚みよりも厚い補強部を形成したことを特徴とする、請求項４に記載したバネの構造。
【請求項６】
前記バネはＳＯＩ基板を用いて作製されたものであり、
前記補強部はＳＯＩ基板の全厚みを用いて作製され、他の部分はＳＯＩ基板の一部の厚みを用いて作製されていることを特徴とする、請求項４または５に記載したバネの構造。
【請求項７】
前記連動部材は、前記作動部材との連結部分と前記第２の支持軸の中間に、弾性的に伸縮する弾性伸縮部を有することを特徴とする、請求項１に記載したバネの構造。
【請求項８】
前記バネは前記第１の支持軸に関して対称な形状を有し、かつ、前記第１の支持軸に直交する方向に延びたある線分に関して対称な形状を有することを特徴とする、請求項１に記載したバネの構造。
【請求項９】
請求項１に記載したバネと、前記バネの前記作動部材を前記第１の支持軸の回りに回転駆動させるための駆動源とを備えたアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１に記載したバネと、
前記バネの前記作動部材を前記第１の支持軸の回りに回転駆動させるための駆動源と、
前記バネの前記作用点となる領域に設けた複数の可動接点と、
前記可動接点のうちある可動接点と対向する位置に設けた第１の固定接点と、
前記可動接点のうち別な可動接点と対向する位置に設けた第２の固定接点と、
近接した前記可動接点の双方に対向する位置に設けた第３の固定接点とを備えたリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバネの構造および当該バネを用いたアクチュエータに関する。具体的には、板バネ状をしたバネの構造と、当該バネを用いたリレーやミラーデバイス等のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
板バネを用いた小型アクチュエータ、特にＭＥＭＳ（Micro-Electro Mechanical System）素子としては、これまで種々の構造のものが提案されている。
【０００３】
（特許文献１）
例えば、特許文献１に記載されているＭＥＭＳ素子では、端部どうしを対向させて２本のシグナルラインを基板上に配置し、両シグナルラインを挟むようにしてシグナルラインの両側に固定電極を設けている。また、基板の上方には、各固定電極と対向させるようにして駆動電極が対向し、両駆動電極間に設けられた接点部（接点開閉部）が両シグナルラインのそれぞれの端部（接点対）に接触離間自在に対向している。駆動電極および接点部は、バネによって基板の上方に弾性的に支持されている。
【０００４】
このＭＥＭＳ素子では、シグナルライン間を閉じて通電させる場合には、駆動電極と固定電極の間に静電引力を発生させて駆動電極を固定電極に吸着させ、それによって接点部を両シグナルラインのそれぞれの端部に電気的に接触させている。
【０００５】
しかし、特許文献１に示された構造では、一組の接点対の開閉しか行うことができず、ｃ接点構造を採用することはできなかった。すなわち、共通接点（ｃ接点）と一対の接点（ａ接点、ｂ接点）とを有し、ａ接点及びｃ接点間の開閉と、ｂ接点及びｃ接点間の開閉を交互に行わせる構造にすることができなかった。
【０００６】
（特許文献２）
特許文献２に開示されているマイクロ接点開閉器は、複数組の接点対の開閉を行うことができる。すなわち、特許文献２に記載されたマイクロ接点開閉器では、帯板状をした可撓性を有するマイクロ可動部の中央を支点部によって非固定で支持し、マイクロ可動部の両端部にそれぞれ、基板上の下部電極に対向する上部電極と、基板上の一対の固定接点（固定接点対）と対向する可動接点とを設けたものである。
【０００７】
このマイクロ接点開閉器は、いずれか一方の上部電極と下部電極の間に電圧を印加して両電極どうしを吸着させることによりマイクロ可動部を傾かせて、あるいは撓ませて当該電極に近接する可動接点を固定接点対に接触させる構造となっている。
【０００８】
このような構造のマイクロ接点開閉器では、一方の固定接点対のうちの片方の固定接点と他方の固定接点対のうちの片方の固定接点を配線で電気的に接続することによりｃ接点構造にすることは可能である。
【０００９】
しかし、特許文献２に開示されたマイクロ接点開閉器では、左右の固定接点対の開閉を切り換える場合には、つぎのような動作となる。例えば、右側の上部電極と下部電極が吸着していて右側の可動接点が固定接点対に接触して当該固定接点対の間を閉じているとする。この状態から固定接点対の開閉を切り換えようとすれば、右側の上部電極と下部電極の吸着を解除して右側の可動接点を固定接点対から離間させるとともに、左側の上部電極と下部電極を吸着させて左側の可動接点を固定接点対に接触させる必要がある。ところが、このマイクロ可動部は可撓性を有しているので、右側の上部電極と下部電極の吸着を解除するタイミングが左側の上部電極と下部電極に吸着させるタイミングよりも遅れると、右側の可動接点と左側の可動接点がいずれも固定接点対に接触した状態となり（特許文献２の図１Ｄを参照）、ａ接点とｂ接点とが短絡する恐れがある。よって、速やかに左右の接点の切り換えを行おうとすれば、左右の上部電極及び下部電極間の吸着、分離タイミングの制御が難しくなる。
【００１０】
また、仮にｃ接点構造にすることが可能であったとしても、特許文献２のマイクロ接点開閉器ではマイクロ可動部の中央に支点部が存在しているので、支点部を迂回してｃ接点を長い距離引き回す必要がある。そのため、高周波特性が悪くなり、高周波信号の切換え用途に適しなくなるといった不具合が生じる恐れがある。
【００１１】
（特許文献３）
特許文献３に開示されたＭＥＭＳスイッチも上部電極と下部電極との間の静電引力によって上部電極と下部電極を吸着させ、シーソー状に支持された支持台の両端に設けられた第１及び第２接点部で伝送線路のギャップを開閉する構造となっている。このＭＥＭＳスイッチでは、上部電極が下部電極に吸着した側では接点部によって伝送線路のギャップが閉じられ、その反対側では伝送線路のギャップが強制的に開かれるようになっているので、伝送線路のギャップを開く際の信頼性が向上する。また、伝送線路はｃ接点構造となるように構成されている。
【００１２】
しかし、このＭＥＭＳスイッチでは、第１接点部及びその下のギャップ（ａ接点、ｃ接点）と、第２接点部及びその下のギャップ（ｂ接点、ｃ接点）とが、支持台を挟んで両側に離れている。そのため、ｃ接点が長い距離引き回されており、ＭＥＭＳスイッチの高周波特性が悪くなる。また、第１及び第２接点部の動作ストロークは支持台の揺動時における端部ストロークとほぼ等しく、第１及び第２接点部の動作ストロークをそれ以上に大きくすることができない。
【００１３】
（特許文献４）
特許文献４に開示されたＭＥＭＳスイッチでは、基板の上方において内側作動部材と外側作動部材とをシーソー状に支持し、内側作動部材と基板上の第１又は第２固定電極との間に働く静電引力によって内側作動部材をいずれかの方向へ傾かせるようにしている。外側作動部材は内側揺動部材の加圧棒で押圧されることによって内側作動部材と連動して傾き、外側作動部材の両端に設けられた第１、第２接触部材で第１、第２信号ラインのギャップを開閉する構造となっている。このＭＥＭＳスイッチでも、内側作動部材が第１又は第２固定電極に吸着した側では第１又は第２接触部材によって第１又は第２信号ラインのギャップが閉じられ、その反対側では第１又は第２信号ラインのギャップが強制的に開かれるようになっているので、信号ラインのギャップを開く際の信頼性が向上する。
【００１４】
特許文献４のような構造のＭＥＭＳスイッチでは、第１信号ラインの一方の接点と第２の信号ラインの一方の接点とをつなぐことによって信号ラインの部分をｃ接点構造とすることができる。
【００１５】
しかし、このＭＥＭＳスイッチでも、第１接触部材及びその下のギャップ（ａ接点、ｃ接点）と、第２接触部材及びその下のギャップ（ｂ接点、ｃ接点）とが、それぞれ外側作動部材の端に位置しているので、ｃ接点が長い距離引き回されることになり、ＭＥＭＳスイッチの高周波特性が悪くなる。また、第１及び第２接触部材の動作ストロークは外側作動部材の揺動時における端部ストロークとほぼ等しく、第１及び第２接触部材の動作ストロークをそれ以上に大きくすることができない。
【００１６】
（特許文献５）
特許文献５に開示されたマイクロリレーは、電磁石を用いてアーマチュアを駆動するようにしたものである。すなわち、このマイクロリレー１１では、図１に示すように、ベース基板１２において薄膜１３の両端部にはそれぞれ一対の固定接点１４ａ、１４ｃ；１４ｂ、１４ｃが設けられている。薄膜１３の下面において、ベース基板１２に形成された空洞部内には、電磁石１５が納められる。ベース基板１２の上に重ねられるアーマチュアブロック１６においては、アーマチュア１７の両側面に設けられた突片１８によってアーマチュア１７をフレーム部１９に回動自在に支持させてあり、アーマチュア１７の両端部に配置された可動接点基台部２０は接圧バネ部２１によってアーマチュア１７に支持されている。そして、ベース基板１２の上面にアーマチュアブロック１６を重ねて置いた場合には、一方の可動接点基台部２０の下面の可動接点が固定接点１４ａ、１４ｃに対向し、他方の可動接点基台部２０の下面の可動接点が固定接点１４ｂ、１４ｃに対向する。
【００１７】
このマイクロリレー１１では、電磁石１５を励磁するとそのときの極性に応じてアーマチュア１７のいずれかの端部が電磁石１５に吸着されてアーマチュア１７が傾く。そして、吸着側に位置する可動接点基台部２０の下面の可動接点が固定接点１４ａ、１４ｃまたは固定接点１４ｂ、１４ｃ間を閉じる。
【００１８】
このマイクロリレー１１では、両端の固定接点１４ｃ、１４ｃが薄膜１３の側方を通ってつながっており、ｃ接点構造となっている。しかし、ｃ接点である固定接点１４ｃは、図２に示すように、ベース基板１２のほぼ全長にわたって延びているので、マイクロリレー１１の高周波特性が悪くなり、高周波用途向けの設計が難しい。また、このマイクロリレー１１でも、可動接点（可動接点基台部２０）の動作ストロークはアーマチュア１７の揺動時における端部ストロークとほぼ等しく、可動接点の動作ストロークを大きくすることができない。
【００１９】
（特許文献６）
特許文献６に開示の電磁リレー３１は、図３に示すように、プリント回路カード３２の上に、板バネ状の接触素子支持体３３、接触子３４、電磁石（図示せず）を重ねた構造となっている。図４に示すように、プリント回路カード３２の上面には、導体路３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成されており、導体路３５ｃの端部を挟んで左右に導体路３５ａ、３５ｂが配置されている。接触素子支持体３３は、基部を固定されており、基部からは一対のフレキシブルアーム３６、３７が延出し、フレキシブルアーム３６、３７の先端部下面に接触素子３８が設けられている。接触子３４は左右が上下に揺動するよう軸３９によって回動自在に支持されており、電磁石によって右側で下がった状態と左側で下がった状態とに切り換えられる。そして、接触子３４が左側で下がると、フレキシブルアーム３６の突部４０が接触子３４で押さえられてフレキシブルアーム３６の先端が下がり、その接触素子３８によって導体路３５ａ、３５ｃ間が閉じられる。反対に、接触子３４が右側で下がると、フレキシブルアーム３７の突部４０が接触子３４で押さえられてフレキシブルアーム３７の先端が下がり、その接触素子３８によって導体路３５ｂ、３５ｃ間が閉じられる。
【００２０】
この電磁リレー３１では、ｃ接点構造となっており、しかもｃ接点である導体路３５ｃの長さが短くなっているので、高周波用途に適している。
【００２１】
しかし、特許文献６のような構造の電磁リレー３１では、電磁石によって接触子３４を駆動し、さらに接触子３４によって接触素子支持体３３のフレキシブルアーム３６、３７を動かすことによって接点（導体路３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）の開閉を行っている。このように駆動部分が２部材（接触素子支持体３３、接触子３４）から構成されていると、電磁リレー３１の組立精度などが低下し、正確なリレー動作が困難になり、電磁リレー３１の小型化も困難になる。また、この電磁リレー３１でも、可動接点（接触素子３８）の動作ストロークはフレキシブルアーム３６、３７の自由端のストロークとほぼ等しく、可動接点の動作ストロークを大きくすることができない。さらに、可動接点の解離力はフレキシブルアーム３６、３７の弾性復帰力だけであるので、可動接点の解離力が必要なアクチュエータには用いることができない。
【００２２】
（特許文献７）
図５（ａ）は従来例のミラーデバイスを示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。このミラーデバイス４１は、基板４２の上方に円板状をしたミラー４３を水平に配置し、ミラー４３の両端をジグザグに蛇行したバネ４４によって支持したものである。バネ４４どうしを結ぶ線分の両側では、ミラー４３の下面と対向させて基板４２の上面に下部電極４５を設けてあり、ミラー４３の下面の下部電極４５と対向する面には上部電極４６を形成している。このミラーデバイス４１では、いずれかの側の上部電極４６と下部電極４５の間に電位差を与えると、その上部電極４６が下部電極４５に引かれてミラー４３が傾く。このようなミラーデバイスとしては、特許文献７により開示されたものがある。
【００２３】
このような構造のミラーデバイス４１で上部電極４６と下部電極４５の間の静電引力を大きくしようとすれば、上部電極４６を設けた面の傾きを小さくするとともに、ミラー４３を基板４２に近づければよいが、この場合にはミラー４３の傾きが制限されて小さくなる。これに対し、ミラー４３の傾きを大きくしようとすれば、上部電極４６を設けた面の傾きを大きくするか、ミラー４３を基板４２から離して配置すればよいが、この場合には上部電極４６と下部電極４５との距離が大きくなるので、ミラー４３を傾斜させるための静電引力が弱くなる。そのため、このようなミラーデバイス４１では、ミラー４３の傾きを大きくすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００２−３２６１９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１９０５９４号公報
【特許文献３】特開２００５−５２６７号公報
【特許文献４】特開２００６−１７３１３２号公報
【特許文献５】特開２００５−２１６５５２号公報
【特許文献６】特表２００６−５２３００１号公報
【特許文献７】特開２００２−２５４３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、少なくとも一対の作用点を有するバネの構造において、対をなす作用点どうしの距離を短くでき、作用点の駆動力を大きくすることができ、さらに１部材によって作製可能にすることのできるバネの構造を提供することにある。また、作用点の動作ストロークを長くでき、あるいは作用点の傾きを大きくできるバネの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明にかかるバネの構造は、支持部材と、第１の支持軸によって中央近辺を前記支持部材に回動自在に支持された作動部材と、前記第１の支持軸を挟んでその両側にそれぞれ配置され、第２の支持軸によって前記支持部材に回動自在に支持され、前記作動部材と回動自在に連結され、前記第２の支持軸及び前記作動部材との連結部分よりも前記第１の支持軸に近い箇所に作用点が定められた複数個の連動部材とを備えたことを特徴としている。
【００２７】
本発明のバネの構造によれば、作動部材に力を加えてシーソー状に動作させることにより連動部材の作用点を動作（変位）させることができる。しかも、作用点を第１の支持軸の近傍で動作させることができるので、第１の支持軸の両側に位置する連動部材の作用点どうしの距離を短くすることができる。また、このバネの作動部材と連動部材は回動自在に連結されていて、作動部材に加えた力で直接連動部材を動かすことができるので、強い力で作用点を駆動することができる。
【００２８】
また、本発明のバネの構造によれば、第１の支持軸と第２の支持軸の距離を変更することで作用点の動作ストロークを長くしたり短くしたり、あるいは作用点の駆動力を大きくしたり小さくしたりすることができ、バネの設計変更を容易に行える。同様に、第１の支持軸と第２の支持軸の距離を変更することにより、連動部材を傾斜させたときの作用点の傾斜角度も大きくしたり小さくしたりというように、作用点の角度を容易に設計変更することができる。
【００２９】
また、本発明のバネの構造では、支持部材や作動部材、連動部材などを一体に作製することができるので、バネを１部材で作製することができ、バネの作製や機器への組込み、調整作業を容易にすることができる。
【００３０】
本発明にかかるバネの構造においては、前記連動部材は、前記作動部材との連結部分よりも前記第１の支持軸に近い箇所で前記支持部材に回動自在に支持されていてもよい。また、本発明にかかるバネの構造においては、前記連動部材は、前記第１の支持軸を基準として前記作動部材との連結部分よりも遠くに位置する箇所で前記支持部材に回動自在に支持されていてもよい。前者によれば、作動部材の一方端部に力を加えて作動部材を傾かせたとき、両連動部材は作動部材と同じ向きに傾き、力を加えた側にある連動部材の作用点は作動部材の一方端部と反対側へ変位し、反対側にある連動部材の作用点は作動部材の一方端部と同じ側へ変位する。また、後者によれば、作動部材の一方端部に力を加えて作動部材を傾かせたとき、両連動部材は作動部材と逆向きに傾き、力を加えた側にある連動部材の作用点は作動部材の一方端部と同じ側へ変位し、反対側にある連動部材の作用点は作動部材の一方端部と反対側へ変位する。よって、第１の支持軸、第２の支持軸、作動部材と連動部材の連結部分の位置関係によって作用点の動作を異ならせることができる。
【００３１】
本発明にかかるバネの構造のさらに別な実施態様においては、前記連動部材が前記作動部材に連結されている領域、前記作動部材が前記第１の支持軸によって支持されている領域、あるいは前記連動部材が前記第２の支持軸によって支持されている領域のうち少なくとも１つの領域を補強部とし、前記補強部の厚みを補強部以外の厚みよりも厚くしている。かかる実施態様によれば、補強部を形成した部分の機械的な剛性を高めることができるので、補強部を形成された領域が外力によってたわみ変形しにくくなり、バネの動作が安定する。
【００３２】
さらに、前記連動部材が、一端を作動部材に回動自在に連結され他端を前記第２の支持軸によって前記支持部材に支持された連動部材本体と、一端に作用点を定められた作用点バネ部とからなる場合においては、前記連動部材本体と前記作用点バネ部との連結領域にも、補強部以外の厚みよりも厚い補強部を形成してもよい。かかる実施態様によれば、連動部材本体と作用点バネ部との連結領域の機械的な剛性を高めることができるので、この領域が外力によってたわみ変形しにくくなり、バネの動作が安定する。
【００３３】
また、厚みの厚い補強部を有する実施態様においては、前記バネをＳＯＩ基板を用いて作製することとし、前記補強部がＳＯＩ基板の全厚みを用いて作製され、他の部分がＳＯＩ基板の一部の厚みを用いて作製されることを特徴としている。この場合には、ＭＥＭＳ技術を用いて部分的に厚みの異なるバネを容易に作製することができる。
【００３４】
本発明にかかるバネの構造のさらに別な実施態様において、前記連動部材は、前記作動部材との連結部分と前記第２の支持軸の中間に、弾性的に伸縮する弾性伸縮部を有している。本発明のバネでは、作動部材及び連動部材の連結部分と第２の支持軸との距離が、作動部材及び連動部材の連結部分と第１の支持軸との距離と異なるため、作動部材に力を加えて傾けたとき、作動部材と連動部材には引張応力又は圧縮応力が発生し、作動部材又は連動部材が変形したり破損したりする恐れがある。これに対し、本実施態様では連動部材に弾性伸縮部を設けているので、作動部材や連動部材に発生する引張応力や圧縮応力を弾性伸縮部で吸収させることができ、作動部材や連動部材の破損を防ぐとともに作動部材や連動部材の動きをスムーズにすることができる。
【００３５】
本発明にかかるバネの構造のさらに別な実施態様において、前記バネは前記第１の支持軸に関して対称な形状を有し、かつ、前記第１の支持軸に直交する方向に延びたある線分に関して対称な形状を有している。かかる実施態様によれば、バネの動作を安定させることができる。特に、第１の支持軸を挟んでその両側に位置している作用点の動作を均等にすることができる。
【００３６】
本発明にかかるアクチュエータは、本発明のバネと、前記バネの前記作動部材を前記第１の支持軸の回りに回転駆動させるための駆動源とを備えたことを特徴としている。かかるアクチュエータによれば、例えば作用点の部分にミラーを設けることでミラーデバイスとして使用することができる。しかも、第２の支持軸の位置などを変更するだけで簡単に作用点の動作ストロークや連動部材の傾きなどを変更することができ、アクチュエータの設計変更を容易にすることができる。
【００３７】
また、バネは一体構造にすることができるので、アクチュエータの組立てや調整作業を容易にすることができる。
【００３８】
本発明にかかるリレーは、本発明のバネと、前記バネの前記作動部材を前記第１の支持軸の回りに回転駆動させるための駆動源と、前記バネの前記作用点となる領域に設けた複数の可動接点と、前記可動接点のうちある可動接点と対向する位置に設けた第１の固定接点と、前記可動接点のうち別な可動接点と対向する位置に設けた第２の固定接点と、近接した前記可動接点の双方に対向する位置に設けた第３の固定接点とを備えたことを特徴としている。
【００３９】
本発明のリレーによれば、ｃ接点構造のリレーを作製することができ、しかも第３の固定接点（ｃ接点；共通接点）の長さを短くすることができるので、リレーの高周波特性を良好にすることができる。よって、高周波リレーとして最適な構造となる。
【００４０】
また、作用点を強い力で動かすことができるので、可動接点が第１〜第３の固定接点にに固着しにくくなり、固定接点間の開閉不良を防ぐことができる。
【００４１】
また、バネは一体構造にすることができるので、リレーの組立てや調整作業を容易にすることができる。
【００４２】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、特許文献５に開示されたマイクロリレーの分解斜視図である。
【図２】図２は、同上のマイクロリレーに用いられるベース基板の平面図である。
【図３】図３は、特許文献６に開示された電磁リレーの要部斜視図である。
【図４】図４は、同上の電磁リレーに用いられるプリント回路カードと接触素子支持体の斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、従来例のミラーデバイスを示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１にかかるバネの平面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、同上のバネの動作説明図である。
【図８】図８は、実施形態１のバネにおける第２の支持軸の位置と作用点の動作ストロークとの関係を説明する図である。
【図９】図９は、第１の支持軸の変形による作動部材の浮き上がりの影響を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施形態１のバネにおける連動部材本体の形状を示す拡大平面図である。
【図１１】図１１は、弾性伸縮部の働きを説明するための図である。
【図１２】図１２は、連動部材を連動部材本体と作用点バネ部に分割している理由を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態１の変形例によるバネの平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態２にかかるバネの斜視図である。
【図１５】図１５は、実施形態２のバネの作製に使用するＳＯＩ基板を示す概略断面図である。
【図１６】図１６は、実施形態２の変形例によるバネの平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態３にかかるバネの平面図である。
【図１８】図１８は、同上のバネの動作説明図である。
【図１９】図１９は、実施形態３の変形例によるバネの平面図である。
【図２０】図２０は、実施形態３の別な変形例によるバネの平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態４による高周波リレーの断面図である。
【図２２】図２２は、同上のリレーの基板に設けられているベース基板の平面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態５による高周波リレーの断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態６によるミラーデバイスの断面図である。
【図２５】図２５は、同上のミラーデバイスに用いられるバネの平面図である。
【図２６】図２６（ａ）（ｂ）は、ミラーデバイスの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００４５】
（第１の実施形態）
以下、図６を参照して本発明の実施形態１によるバネの構造を説明する。このバネ６１は、ＭＥＭＳ技術を利用してＳｉ等の半導体基板（ウエハ）から一体物として作製される微小なＭＥＭＳバネであって、主としてリレーやミラーデバイスなどのアクチュエータに使用されるものである。
【００４６】
バネ６１は、Ｓｉ等の半導体基板をエッチングして不要部分を除去し、さらに必要に応じてエッチングにより半導体基板の厚みを薄くしたものであって、全体がほぼ均一な厚みを有している。
【００４７】
〔バネの構造〕
バネ６１は、主としてフレーム６２（支持部材）、作動部材６３、連動部材６４ａ、６４ｂによって構成されている。作動部材６３はほぼ長方形板状に形成されており、一直線上に配置された左右２本の第１の支持軸６５によって中央付近を回動自在に支持されている。支持軸６５は左右方向に長い短冊状に形成されており、他端がフレーム６２の内周部に結合している。作動部材６３は支持軸６５を弾性的にねじれ変形させることでシーソー状に回動し、作動部材６３の両端部が上下方向に移動する。なお、バネ６１の厚み方向を上下方向と呼び、作動部材６３の長さ方向及びバネ６１の厚み方向に直交する方向を左右方向と呼ぶものとする。
【００４８】
支持軸６５を挟んでその両側においては、それぞれ作動部材６３の左右両側に連動部材６４ａ、６４ｂが配置されている。作動部材６３と連動部材６４ａ、６４ｂは細い切れ込み６６によって分離されており、連動部材６４ａ、６４ｂは連結軸６７を介して作動部材６３に結合されている。連結軸６７は作動部材６３の両端部両側面より突出している。作動部材６３の両側面において作動部材６３と平行に配置された連動部材６４ａ、６４ｂは、その端部を連結軸６７に結合されており、その側部が短冊状をした第２の支持軸６９によってフレーム６２に回動自在に支持されている。支持軸６９は、支持軸６５と平行に延びている。また、連動部材６４ａ、６４ｂの連結軸６７に近い側の端部には、ジグザグ状をした２本の弾性伸縮部６８が設けられており、弾性伸縮部６８どうしは左右で線対称となるように形成されている。ここで、連動部材６４ａ、６４ｂは、作動部材６３との連結部分（連結軸６７）よりも支持軸６５に近い箇所で支持軸６９によってフレーム６２に支持されており、かつ、支持軸６９よりも支持軸６５に近い箇所（連動部材６４ａ、６４ｂの端部）に作用点部分７０が設けられている。連動部材６４ａ、６４ｂは、作動部材６３の回動に伴い、支持軸６９を弾性的にねじれ変形させることでシーソー状に回動し、作用点部分７０が上下方向に変位する。また、弾性伸縮部６８は伸縮すると共に撓み変形することができる。
【００４９】
連動部材６４ａ、６４ｂは細い切れ込み７１によってさらに２つの部分に分割されている。一方の部分は、弾性伸縮部６８を有しており、一端を連結軸６７に結合され、他端を支持軸６９によってフレーム６２に回動自在に支持された連動部材本体７２となっている。他方の部分は作用点バネ部７４である。作用点バネ部７４は、支持軸６５に平行な方向に延びた連結軸７３によって一端を連動部材本体７２の一部に連結されており、他端には作用点部分７０が設けられている。
【００５０】
〔バネの動作〕
図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、上記バネ６１の動作を説明するための概略側面図である。バネ６１に外部から力が加わっていない場合には、図７（ａ）に示すように、バネ６１は一枚の平板のように平らになっている。
【００５１】
このバネ６１に作動部材６３の一方端部（力点）を引き上げるような力Ｆ１が加わると（あるいは、作動部材６３の他方端部を押し下げるような力が加わると）、図７（ｂ）に示すように、作動部材６３が斜めに傾いてその一方端部が上方へ変位し、他方端部が下方へ変位する。これに伴って、両側の連動部材６４ａ、６４ｂも同じ向きに傾き、支持軸６５の両側近傍に位置している作用点部分７０のうち一方がＤ１１のように下方へ変位し、他方がＤ１２のように上方へ変位する。よって、支持軸６５の下方近傍にある対象物αがあれば、下降した作用点部分７０は作用点バネ部７４などの弾性によって対象物αに弾性的に接触する。
【００５２】
同様に、作動部材６３の他方端部（力点）を引き上げるような力Ｆ２が加わると（あるいは、作動部材６３の一方端部を押し下げるような力が加わると）、図７（ｃ）に示すように、作動部材６３及び連動部材６４ａ、６４ｂがそれぞれ反転し、一方の作用点部分７０がＤ２１のように上方へ変位し、他方の作用点部分７０がＤ２２のように下方へ変位し、下降した作用点部分７０が対象物αに弾性的に接触する。
【００５３】
あるいは、図７（ｂ）と図７（ｃ）のようにバネ６１の動作状態を切り換えると、作用点部分７０の傾きが反対向きになるので、各作用点部分７０の傾きの変化を利用することもできる（後述のミラーデバイスを参照）。
【００５４】
〔バネの特徴〕
本実施形態のバネ６１は、上記のような構造及び動作を有しているので、以下に説明するような特徴を備えている。バネ６１は、支持軸６５の両側において作動部材６３の端部から折り返すようにして連動部材６４ａ、６４ｂを設けられているので、各作用点部分７０を支持軸６５の近傍で昇降動作させることができる。よって、支持軸６５を挟んで配置された作用点部分７０どうし距離を短くできるとともに、対象物αどうしの距離も短くすることができる。
【００５５】
また、このバネ６１によれば、作動部材６３に加えた力で直接に連動部材６４ａ、６４ｂを動かすことができるので、強い力で作用点部分７０を動作させることができ、作用点部分７０の動作不良が起こりにくい。また、作動部材６３と連動部材６４ａ、６４ｂをシーソー状に動かして作用点部分７０を動かしているので、梃子の原理により作用点部分７０に強い力を発生させることもできる。
【００５６】
また、バネ６１全体が一体に形成されており、特に作動部材６３や連動部材６４ａ、６４ｂなどがフレーム６２に一体に形成されているので、バネ６１の作製時に部材どうしの位置合わせや調整、組立てを行う必要がなく、バネ６１の製造や機器への組込みを容易に行うことができる。さらに、作動部材６３と連動部材６４ａ、６４ｂは、連結軸６７によって結合されているだけでなく、支持軸６５、フレーム６２及び支持軸６９によっても結合しているので、作動部材６３及び連動部材６４ａ、６４ｂの動作信頼性が向上する。さらに、このバネ６１では、図６に示すように、作動部材６３の中央を通る軸Ａ−Ａと、支持軸６５の中央を通る軸Ｂ−Ｂに関して対称な構造となっているので（フレーム６２は非対称であっても差し支えない。）、各作用点部分７０の動作が安定し、また各作用点部分７０のストロークや各作用点部分７０に発生する力（対象物αへの接触圧）も等しくすることができる。
【００５７】
また、バネ６１は上記のような構造を有しているので、連動部材６４ａ、６４ｂを作動部材６３に接続する位置（連結軸７３の位置）や連動部材６４ａ、６４ｂをフレーム６２に結合させる位置（支持軸６９の位置）を変更することにより、作動部材６３や連動部材６４ａ、６４ｂの動作を変更することなく、各作用点部分７０の動作ストロークや各作用点部分７０に発生する力を自由に設計することができる。特に、作用点部分７０の動作ストロークは、作動部材６３の端部（力点）のストロークと等しくすることもでき、また、作動部材６３の端部のストロークよりも大きくも小さくもできる。たとえば、図８は連動部材６４ａ、６４ｂの支持軸６９の位置を支持軸６５から遠い位置に変更した場合を表している。すなわち、図８において２点鎖線で表した連動部材６４ａ、６４ｂや支持軸６９は変更前のものを表し、実線で表した連動部材６４ａ、６４ｂや支持軸６９は変更後を表している。このように支持軸６９を支持軸６５から遠くに置けば、作動部材６３の端部のストロークＨが同じであっても、変更前における作用点部分７０の動作ストロークがＳ１であったものが、変更後にはＳ２に大きくなる。反対に作用点部分７０の動作ストロークを小さくしようとすれば、支持軸６９の位置を支持軸６５に近づければよい。また、支持軸６９を支持軸６５に近くすれば作用点部分７０に発生する力を大きくでき、支持軸６５から遠くすれば作用点部分７０に発生する力を小さくできる。
【００５８】
また、支持軸６５は細くて長いため、作動部材６３の一方端部、たとえば連動部材６４ａ側の端部に力Ｆ１を加えて引き上げた場合、図９に示すように、支持軸６５が上方へ撓んで作動部材６３が浮き上がることがある。これに伴って、連動部材６４ｂの角度も変化し、連動部材６４ｂの作用点部分７０の動作ストロークが小さくなる。しかし、連動部材６４ａの作用点部分７０の動作ストロークは、支持軸６９で枢支された連動部材６４ａの腕の長さによって決まるので、作動部材６３が浮き上がっても連動部材６４ａの作用点部分７０の動作ストロークは変化しない。よって、対象物αを各作用点部分７０の下方に位置させるようにすれば作用点部分７０を確実に対象物αに接触させることができるので、作動部材６３の端部を引き上げて（あるいは、押し上げて）バネ６１を動作させる場合には、対象物αは作用点部分７０の下方に設けるのが好ましい。なお、作動部材６３の端部を引き下げて（あるいは、押し下げて）バネ６１を動作させる場合には、同様な理由により、各作用点部分７０の上方に対象物αを位置させることが好ましい。
【００５９】
つぎに、連動部材本体７２に設けた弾性伸縮部６８の働きを説明する。図１０においては、連動部材６４ａ又は６４ｂを拡大して示すとともに、連結軸６７、支持軸６９及び連結軸７３となる領域にはハッチングを施して示す。図１０に示すように、連動部材本体７２は短冊状に形成されており、その両端部をそれぞれ連結軸６７と支持軸６９によって保持され、また連結軸７３を介して作用点バネ部７４を保持している。蛇行した形状の２つの弾性伸縮部６８は左右対称に配置され、連動部材本体７２の連結軸６７で支持された部分と連結軸７３を保持する部分の間に設けられている。弾性伸縮部６８は、連動部材本体７２の連結軸７３を保持する部分と支持軸６９によって支持されている部分の間に設けてもよい。
【００６０】
図１１に示すように、作動部材６３の支持軸６５から連結軸６７までの腕の長さと、連動部材６４ａ、６４ｂの支持軸６９から連結軸６７までの腕の長さは異なっている。そのため、作動部材６３や連動部材６４ａ、６４ｂの剛性が高い場合には、弾性伸縮部６８がなければ作動部材６３を回転させることができない。また、作動部材６３や連動部材６４ａ、６４ｂが弾性を有している場合には、作動部材６３等を回動させたとき、作動部材６３には圧縮方向に応力が働くとともに連動部材６４ａ、６４ｂには引張方向に応力が働き、弾性伸縮部６８がなければ作動部材６３や連結軸６７等が変形したり破損したりする恐れがある。このような不具合を解消するため、連動部材本体７２に弾性伸縮部６８を設けることによって応力を緩和させ、作動部材６３の回転を容易にするとともに連結軸６７等の破損を防止しているのである。また、弾性伸縮部６８を左右対称に設けることで、弾性伸縮部６８や連動部材本体７２がねじれ変形しないようにしている。
【００６１】
つぎに、連動部材６４ａ、６４ｂを連動部材本体７２と作用点バネ部７４に分割している理由を説明する。作動部材６３に力を加えてシーソー状に傾斜させたとき連結軸６７や支持軸６９はねじれ変形するので、連結軸６７や支持軸６９の弾性復帰力によって連動部材本体７２は図１２に示すようにＳ字状に湾曲する。そのため連結軸７３によって連動部材本体７２に連結された作用点バネ部７４は連動部材本体７２よりも大きな傾きで傾くことになる。その結果、作用点部分７０の動作ストロークを大きくできる。連動部材本体７２における連結軸７３の位置によっては、反対に作用点部分７０の動作ストロークが小さくなる場合もあるので、連結軸７３は作用点部分７０の動作ストロークが大きくなる位置に定めている。
【００６２】
（第１の実施形態の変形例）
図１３は実施形態１の変形例によるバネ８１を示す平面図である。実施形態１のバネ６１では、連動部材６４ａ、６４ｂは連動部材本体７２と作用点バネ部７４に分割されていて、連動部材本体７２と作用点バネ部７４を連結軸７３で結合した構造となっていたが、この変形例のバネ８１では、連動部材６４ａ、６４ｂを分割しないで単純な形状としている。よって、この変形例によれば、製作や設計が簡単になる。
【００６３】
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の実施形態２によるバネ９１の構造を示す斜視図である。このバネ９１は、下面から見たときには、実施形態１のバネ６１と同形状となっている。しかし、バネ９１は、支持軸６５と平行な方向の接続部分の厚みを大きくした点を特徴としている。すなわち、バネ９１では、フレーム６２の上に補強部９２を形成してフレーム部分の厚みを厚くしている。また、支持軸６９から連動部材本体７２へ延長した領域の上面にも補強部９３を形成して支持軸部分の厚みも厚くしている。さらに、連結軸６７から連動部材本体７２へ延長した領域の上面に補強部９４を形成してこの支持軸部分の厚みも厚くしている。連結軸７３から連動部材本体７２へ延長した領域の上面にも補強部９５を形成して連結軸部分の厚みも厚くしている。
【００６４】
このバネ９１は、図１５に示すようなＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板９６を用いて作製されている。ＳＯＩ基板９６は、ＳｉＯ２からなる接合層９８を介してＳｉ層であるデバイス層９７とＳｉ層であるハンドル層９９とを貼り合わせた基板である。上記補強部９２〜９５の設けられている部分は、このＳＯＩ基板９６の全厚みを用いて形成されており、それ以外の部分ではハンドル層９９と接合層９８をエッチング除去してデバイス層９７のみで形成されている。
【００６５】
１つの作動部材６３にその両側の連動部材６４ａ、６４ｂを連結させるためには、連結軸６７を片持ち梁状とする必要がある。しかし、片持ち梁状の連結軸６７では、動作時に連結軸６７が撓んで連動部材６４ａ、６４ｂにねじれが生じ、バネの動作が不安定になる恐れがある。連動部材本体７２を支持している片持ち梁状の支持軸６９や、作用点バネ部７４を支持している片持ち梁状の連結軸７３も同様であり、支持軸６９や連結軸７３が撓むことで連動部材本体７２や作用点バネ部７４にねじれが生じる恐れがある。このようなねじれを防ぐためには、厚みの大きな基板を用いてバネを作製すればよいが、厚みの大きな基板を用いると、バネの各部におけるバネ定数が大きくなってしまい、連動部材６４ａ、６４ｂなどのバネ設計の自由度が低下する。
【００６６】
そのため、このバネ９１では、厚みの大きな部分と小さな部分とを混在させ、大きなバネ定数（剛性）の必要な部分では厚みを大きくし、小さなバネ定数（バネ性）が必要な部分では厚みを薄くしている。特に、支持軸６５と平行な軸部分の厚みを大きくすることによって当該軸部分の撓みを小さくし、連動部材６４ａ、６４ｂなどのねじれを小さくしており、これによって自由なバネ定数の設計が可能となるとともに、バネ９１の動作を安定させることができる。
【００６７】
また、上記のようにＳＯＩ基板９６を用いてＭＥＭＳ技術でその厚みを部分的に薄くすることにより、バネ９１のような構造を簡単に作製することができる。
【００６８】
（第２の実施形態の変形例）
図１６は、実施形態２の変形例を示す平面図である。この変形例によるバネ１０１では、図１６においてハッチングを施した領域の厚みを大きくしている。すなわち、左右に一直線状に並んだ連結軸６７の端から端までを補強部１０２とし、その厚みを大きくしている。また、左右に一直線状に並んだ支持軸６５の端から端までを補強部１０３とし、その厚みを大きくしている。特に、補強部１０３では、その長さ方向に垂直な断面のアスペクト比が１.５以上となるようにしている。
【００６９】
この変形例では、左右に並んだ連結軸６７どうしが剛性を有する補強部１０２によってつながっているので、左右における連動部材６４ａ、６４ｂなどのねじれの差が小さくなって動作が安定し、作用点部分７０での動作の信頼性が向上する。
【００７０】
また、左右に並んだ支持軸６５どうしを剛性を有する補強部１０３によってつなげているので、支持軸６５が撓みにくくなる。その結果、支持軸６５はねじれ方向でのみ変形するようになり、動作時における作動部材６３の上下方向への変位（図９参照）を抑制することができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
図１７は、本発明の実施形態３によるバネ１１１の構造を示す平面図である。このバネ１１１にあっては、作動部材６３の端部側面から連結軸６７を延出させ、略Ｕ字状に屈曲した平面形状を有する連動部材６４ａ、６４ｂの基端部を連結軸６７に結合させ、連動部材６４ａ、６４ｂの先端部、すなわち最も支持軸６５に近い箇所に作用点部分７０を定めている。また、連動部材６４ａ、６４ｂの支持軸６５からもっとも離れた箇所からは、支持軸６５から遠くなる方向に向けて支持軸６９を延出させ、その支持軸６９をフレーム６２の内周部に結合させている。したがって、バネ１１１を側面から観察した状態では、連結軸６７（作動部材６３での連動部材６４ａ、６４ｂの支持点Ｑ）が支持軸６９（フレーム６２での連動部材６４ａ、６４ｂの支持点Ｐ）よりも支持軸６５（フレーム６２での作動部材６３の支持点Ｒ）に近くなっており、作用点部分７０が連結軸６７よりも支持軸６５に近くなるように配置されている。
【００７２】
このバネ１１１では、側面から観察した状態では、支持軸６５と支持軸６９との中間に連結軸６７が位置しているので、図１８に示すように、作動部材６３の一方端部を引き上げるような力Ｆ１が加わると（あるいは、作動部材６３の他方端部を押し下げるような力が加わると）、作動部材６３が斜めに傾いてその一方端部が上方へ変位し、他方端部が下方へ変位する。これに伴って、両側の連動部材６４ａ、６４ｂは作動部材６３と反対向きに傾き、支持軸６５の両側近傍に位置している作用点部分７０のうち一方が上方へ変位し、他方が下方へ変位する。よって、支持軸６５の上方近傍に対象物αがあれば、上昇した作用点部分７０は作用点バネ部７４などの弾性によって対象物αに弾性的に接触する。作動部材６３の他方端部を引き上げるような力Ｆ２が加わった（あるいは、作動部材６３の一方端部を押し下げるような力が加わった）場合も同様である。
【００７３】
また、このバネ１１１の場合にも、作動部材６３の端部に力を加えて引き上げた場合には、支持軸６５が上方へ撓んで作動部材６３が浮き上がり、作動部材６３の傾きが変動する場合がある。これに伴って、力を加えたのと反対側に位置する連動部材６４ａ又は６４ｂの角度も変化し、その連動部材６４ａ又は６４ｂの作用点部分７０の下方への動作ストロークが小さくなる（図９参照）。従って、このバネ１１１では、作動部材６３の端部を引き上げて（あるいは、押し上げて）バネ６１を動作させる場合には、対象物αは作用点部分７０の上方に設けるのが好ましい。また、作動部材６３の端部を引き下げて（あるいは、押し下げて）バネ６１を動作させる場合には、各作用点部分７０の下方に対象物αを位置させることが好ましい。
【００７４】
（第３の実施形態の変形例）
図１９は実施形態３の変形例によるバネ１２１の平面図である。この１１２変形例は、連動部材６４ａ、６４ｂを実施形態３のように略Ｕ字状に屈曲させないで、まっすぐな形状にしたものである。
【００７５】
図２０は実施形態３の別な変形例によるバネ１２２の平面図である。このバネ１２２では、支持軸６９と連結軸６７が同軸状に配置されている。この場合にも、作動部材６３をシーソー状に回動させたとき、連動部材６４ａ、６４ｂは、実施形態３のバネ１１１と同様、作動部材６３と反対向きに傾く。
【００７６】
（第４の実施形態）
図２１は、本発明の実施形態４による高周波リレー１３１の構造を示す断面図である。この高周波リレー１３１は、１０ＧＨｚ帯の高周波信号をオン／オフするためのリレーである。
【００７７】
この高周波リレー１３１は、ベース基板１３２の上にバネ１３６を重ね、その上にバネ１３６を駆動させるためのマグネット１３９を設け、ほぼ全体をカバー１４３で覆ったものである。ベース基板１３２はセラミック基板であって、その上面には固定接点１３３ａ（ａ接点）、固定接点１３３ｂ（ｂ接点）及び固定接点１３３ｃ（ｃ接点）を左右２箇所に設けてあり、２ｃ接点構造となっている。また、ベース基板１３２の下面には裏面電極１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを設けてあり、固定接点１３３ａと裏面電極１３４ａを内部配線１３５ａで接続し、固定接点１３３ｂと裏面電極１３４ｂを内部配線１３５ｂで接続し、固定接点１３３ｃと裏面電極１３４ｃを内部配線１３５ｃで接続している。
【００７８】
バネ１３６は本発明にかかるバネであって、これまで説明したバネのうちでいずれの実施形態のものであってもよく、これら以外の構造のものであってもよい。バネ１３６は、フレーム６２の厚みを下面側で厚くすることにより、作動部材６３や連動部材６４ａ、６４ｂ等をベース基板１３２の上面から浮かせるようにしてベース基板１３２の上に設置されている。作動部材６３の上面全体には矩形状をした鉄片１３７（アーマチャ）を一体に貼り合わせている。また、連動部材６４ａの作用点部分７０の下面には可動接点１４４ａを設けてあり、連動部材６４ｂの作用点部分７０の下面には可動接点１４４ｂを設けてある。
【００７９】
バネ１３６の上方に配置された永久磁石１３８及びマグネット１３９は、フレーム６２の上面に設けられたスペーサ１４２により支持されている。スペーサ１４２は、Ｓｉ、ガラス、非磁性金属などの非磁性体材料により作製されている。マグネット１３９は、ヨーク１４０の周囲にコイル１４１を巻き回したものであり、ヨーク１４０の両先端は鉄片１３７の両端部上面に対向している。また、永久磁石１３８は上面及び下面がＮ極、Ｓ極となるように配置されている。従って、コイル１４１に通電して励磁させると、ヨーク１４０の一方の先端部において磁束密度が大きくなり、他方の先端部において磁束密度が小さくなるので、鉄片１３７の一方端部が磁束密度の大きな側のヨーク先端に吸着され、作動部材６３がシーソー状に傾く。こうして、鉄片１３７の端部がヨーク１４０に吸着されると、コイル１４１の電流をオフにした後も永久磁石１３８の磁力によって鉄片１３７の端部はヨーク１４０の先端に当接した状態（ラッチ状態）に保たれ、作動部材６３は動作状態に維持される。
【００８０】
また、コイル１４１の通電方向を切り換えると、鉄片１３７の他方端部がヨーク１４０の他方先端に吸着されて作動部材６３が反対向きに傾き、コイル１４１の電流をオフにした後も作動部材６３は動作状態に維持される。
【００８１】
図２２はベース基板１３２の上面における電極パターンを表している。グランド用の固定接点１３３ｃは信号用の固定接点１３３ａ、１３３ｂの長さの２倍以上の長さを有しており、固定接点１３３ａ、１３３ｂはそれぞれ固定接点１３３ｃの両端部と平行に配置されている。可動接点１４４ａ、１４４ｂや固定接点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、ＡｕＣｏ、ＡｕＡｇ、ＡｕＮｉ等のＡｕ系合金の金属メッキを施しておくことが望ましい。そして、連動部材６４ａの作用点部分７０の下面に設けられた可動接点１４４ａは、固定接点１３３ｃの片側半分と固定接点１３３ａの上方を跨ぐように配置されている。同様に、連動部材６４ｂの作用点部分７０の下面に設けられた可動接点１４４ｂは、固定接点１３３ｃのもう一方半分と固定接点１３３ｂの上方を跨ぐように配置されている。
【００８２】
よって、マグネット１３９の通電方向によって鉄片１３７（作動部材６３）の回転方向を切り換えることにより、可動接点１４４ａを固定接点１３３ａ及び１３３ｃに接触させて固定接点１３３ａと１３３ｃの間を閉じて固定接点１３３ｂと１３３ｃの間を開いた動作状態と、可動接点１４４ｂを固定接点１３３ｂ及び１３３ｃに接触させて固定接点１３３ｂと１３３ｃの間を閉じて固定接点１３３ａと１３３ｃの間を開いた動作状態とに切り換えることができる。
【００８３】
なお、図２２に示すカバー接合部１４６は、カバー１４３の外周下面をベース基板１３２にハンダ接合させるための電極パターンである。また、マグネット駆動用接点１４５ａ、１４５ｂはマグネット１３９に通電させるための電極である。
【００８４】
上記のような高周波リレー１３１においては、作用点部分７０に可動接点１４４ａ、１４４ｂを設けた本発明のバネ１３６を用いているので、固定接点１３３ａと固定接点１３３ｂを近接させて配置することができるとともに固定接点１３３ｃの長さＬを短くすることができる。よって、高周波リレー１３１において高周波ノイズが発生しにくくなり、高周波リレー１３１の高周波特性を向上させることができる。
【００８５】
また、この１３１では、本発明のバネ１３６を用いているので、可動接点１４４ａ、１４４ｂを固定接点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃに確実に接触させることができる。さらに、マグネット１３９で鉄片１３７を吸着する力で直接連動部材６４ａ、６４ｂを駆動させて強い力で可動接点１４４ａ、１４４ｂを固定接点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃから解離させることができるので、可動接点１４４ａ、１４４ｂが固定接点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃに固着する現象を回避することができる。また、支持軸６９の位置などを変更することで可動接点１４４ａ、１４４ｂの動作ストロークを長くすることも可能になる。
【００８６】
また、バネ１３６を駆動する手段として永久磁石１３８とマグネット１３９を用いているので、高周波リレー１３１のラッチング動作が可能になる。
【００８７】
（第５の実施形態）
図２３は、本発明の実施形態５による高周波リレー１５１の構造を示す断面図である。この高周波リレー１５１は、電極間の静電引力によってバネ１３６を駆動するようにしたものである。駆動手段以外については、実施形態４と同様であるので、実施形態４と異なる点だけを説明する。この高周波リレー１５１では、バネ１３６の作動部材６３の上面に金属板等からなる可動電極板１５３を一体に接合してあり、さらに可動電極板１５３の上面を絶縁膜１５４で覆っている。また、上方を覆っているカバー１４３の下面には、可動電極板１５３の両端部に対向させてそれぞれ固定電極１５２ａ、１５２ｂを設けている。可動電極板１５３はグランド電位に保っている。従って、高周波リレー１５１に流れる高周波信号は可動電極板１５３によってシールドされる。
【００８８】
この高周波リレー１５１では、固定電極１５２ａと固定電極１５２ｂのうちいずれか一方と可動電極板１５３との間に電位差を発生させると、可動電極板１５３の端部がその固定電極１５２ａ又は１５２ｂに吸着されるので、バネ１３６が駆動されて作動部材６３が回動し、固定接点１３３ａ、１３３ｃ間あるいは固定接点１３３ｂ、１３３ｃが開閉される。
【００８９】
なお、固定電極１５２ａ、１５２ｂは図２３において２点鎖線で示すように、ベース基板１３２の上面に設けてもよい。
【００９０】
（第６の実施形態）
図２４は、本発明の実施形態６によるミラーデバイス１６１の構造を示す断面図である。図２５は、ミラーデバイス１６１に用いられるバネ１６３の平面図である。
【００９１】
このミラーデバイス１６１は、ベース基板１６２の上にバネ１６３を重ね合わせ、その作動部材６３の下面に金属板等からなる可動電極板１６４を一体に接合してあり、さらに可動電極板１６４の下面を絶縁膜１６５で覆っている。また、可動電極板１６４の両端部に対向させてそれぞれベース基板１６２の上面に固定電極１６６ａ、１６６ｂを設けている。図２５に示すように、バネ１６３の作用点部分７０の上面にはミラー１６７を設けている。ミラー１６７はすべての作用点部分７０に設ける必要はなく、１箇所でよい。
【００９２】
しかして、このミラーデバイス１６１では、図２６（ａ）に示すように固定電極１６６ｂで可動電極板１６４を吸着しているときと、図２６（ｂ）に示すように固定電極１６６ａで可動電極板１６４を吸着しているときとでミラー１６７の傾きが変化するので、図２６（ａ）（ｂ）において矢印で示すように、ミラー１６７に入射した光の反射方向を変化させることができる。また、連動部材６４ａ、６４ｂは作動部材６３の傾きよりも大きな傾きとなるので、ミラー１６７の角度変化を大きくでき、光の反射方向の変化を大きくすることができる。
【００９３】
さらに、このミラーデバイス１６１では、本発明のバネ１６３を用いているので、バネ１６３の構造を変更することなく、支持軸６９の位置を変化させるだけで連動部材６４ａ、６４ｂの角度、すなわちミラー１６７の角度を変化させることができる（図８参照）。
【００９４】
（その他の変形例）
上記のバネはいずれも作動部材６３の左右両側に連動部材６４ａ、６４ｂを設けているので、４つの作用点部分７０を有している。これに対し、支持軸６５を挟んでその両側に連動部材６４ａ、６４ｂを１つずつ設け、連動部材６４ａ、６４ｂを挟んでその左右にそれぞれ作動部材６３を設けてもよい。このような構造では、２つの作用点部分７０が設けられる。
【００９５】
また、本発明のバネは、製作上可能な大きさであれば、薄板バネ材を打ち抜き加工して作製したものであってもよい。
【符号の説明】
【００９６】
６１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１２２      バネ
６２      フレーム
６３      作動部材
６４ａ、６４ｂ      連動部材
６５      支持軸
６７      連結軸
６８      弾性伸縮部
６９      支持軸
７０      作用点部分
７２      連動部材本体
７３      連結軸
７４      作用点バネ部
９２、９３、９４、９５、１０２、１０３      補強部
１３１、１５１      高周波リレー
１３２      ベース基板
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ      固定接点
１３６      バネ
１３７      鉄片
１３８      永久磁石
１３９      マグネット
１４４ａ、１４４ｂ      可動接点
１５２ａ、１５２ｂ      固定電極
１５３      可動電極板
１６１      ミラーデバイス
１６７      ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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